香菇粗多糖提取工艺的研究

王 超, 蒋 璇, 彭 杰, 朱水平, 周浩杰

(江苏科技大学 生物与化学工程学院, 江苏 镇江 212003)

香菇是我国传统的药食两用菌类,含有多种有效药用成分,营养丰富,味道鲜美,有“菇中之王”的美誉[1]．近年研究发现, 香菇中含有抗病毒、抗肿瘤、调节免疫功能和刺激干扰素形成等功能的香菇多糖(lentinan,简称LNT)和能增强人体免疫力的水溶性木质素这两种药用生理活性物质,从而引起人们广泛的重视[2-4]．香菇多糖能与多种抗癌药物合用,可增强抗肿瘤的作用[5]．目前,国内外学者对香菇多糖的制备、提取方法等做了多方面的研究,香菇多糖在保健食品和药品开发方面具有广阔的应用前景,已成为生物方向研究的热点课题[6,7]．本实验通过对香菇粗多糖的提取工艺进行系统研究,得到香菇粗多糖的最佳提取工艺参数,为香菇的综合开发利用提供相关的理论参考．

1 材料与方法

1.1 材料和试剂

市售干香菇,购自镇江市辉旺食品有限公司．

葡萄糖,苯酚,浓硫酸,无水乙醇,盐酸,氢氧化钠等均为分析纯．

1.2 仪器和设备

79HW-1型恒温磁力搅拌器;723分光光度计;SHB-Ⅲ循环水式多用真空泵;800型离心沉淀机;DK-S28型电热恒温水浴锅;101A-2型干燥箱等．

1.3 实验方法

1) 原料预处理

将干燥的香菇去柄,在料理机中粉碎,再浸入石油醚中静置12 h以脱脂,减压抽滤,回收滤渣,于60 ℃的恒温干燥箱中烘干,用保鲜膜密封备用．

2) 香菇粗多糖的提取

通过热水浸提香菇粗多糖的单因素实验比较,研究提取时间、提取温度、液料比、提取次数、pH值对香菇粗多糖提取率的影响,以提取液吸光度作为考察指标,确定出最佳提取方法和最佳提取工艺参数范围．

在单因素实验的基础上,采用正交实验对香菇粗多糖的提取工艺进行进一步的优化．

提取率[1]

(1)

式中：M为原料质量(g);A为吸光度;L为液料比(mL/g);V为提取液体积(mL);N为稀释倍数;R为提取率(%).

3) 测定方法

准确移取1.0 mL提取液,稀释150倍,取稀释后的溶液2.0 mL于试管,加1.0 mL 5.0%苯酚溶液,震荡,立刻加5.0 mL浓硫酸,震荡,静置5 min,再沸水浴20 min,冷却,测其吸光度．

2 结果与分析

2.1 时间对粗多糖提取率的影响

称取5.0 g香菇粉各5份,分别放置于5个250 mL锥形瓶中,各加入100 mL蒸馏水(液料比20 ∶1),密封,置于85 ℃下分别浸提1,2,3,4,5 h．冷却后真空抽滤,回收提取液后进行性能测试(图1)．

图1 提取时间对粗多糖提取率的影响Fig.1 Effect of time on extraction of lentinan

由图1可知:在一定时间范围内,随着提取时间的延长,香菇粗多糖的提取率提高．当提取时间大于3 h时,粗多糖提取率平稳,没有明显上升趋势．这主要是由于随着提取时间的延长,溶剂中的多糖浓度变高,与固体原料粉末中的多糖浓度差变小,扩散速度减慢,达到平衡状态．因此,考虑到能耗和生产周期,提取香菇粗多糖工艺的最佳提取时间为3 h．本实验确定在正交实验中以提取时间为2,3,4 h对粗多糖提取率的影响进行研究．

2.2 温度对粗多糖提取率的影响

称取5.0 g香菇粉各5份,分别置于5个250 mL锥形瓶中,各加入100 mL蒸馏水(液料比20 ∶1),密封,分别置于60,70,80,90,100 ℃恒温水浴中浸提3 h．冷却后真空抽滤,回收提取液后进行性能测试(图2)．

图2 提取温度对粗多糖提取率的影响Fig.2 Effect of temperature on extraction of lentinan

由图2可知:在一定范围内,随着温度的升高,香菇粗多糖提取率相应提高．因为随着温度的升高，提取液的粘度增大,加快了扩散速度,而且温度越高对香菇子实体的破坏作用越大,有利于多糖的浸出．温度过高时,香菇粗多糖粘度增大,则不易分离出来．考虑到温度越高能耗越大,且高温容易破坏甚至分解多糖结构．因此,本实验确定在正交实验中以提取温度为70，80，90 ℃对粗多糖提取率的影响进行研究．

2.3 液料比对粗多糖提取率的影响

称取5.0 g香菇粉各5份,分别置于5个250 mL锥形瓶中,各加50,75,100,125,150 mL蒸馏水,于85 ℃的水浴箱中加热浸提3 h,冷却后真空抽滤,回收提取液后进行性能测试(图3)．

图3 液料比对粗多糖提取率的影响Fig.3 Effect of solid to solvent ratio on extraction of lentinan

由图3可知:随着液料比从10 ∶1逐渐增大到20 ∶1时,香菇粗多糖提取率也逐渐增大．当液料比大于20 ∶1时,香菇粗多糖提取率趋于稳定．液料比越大,提取液的水含量越多,但其提取率却没有很大提升．理论上,一定质量的香菇中总糖量是一定的,随着提取液的增加,溶剂中多糖总量虽然增加,而原料中多糖总量减少,导致浓度差变小,根据扩散定律知道扩散速度会降低,会逐渐达到一种基本平衡的状态．考虑到提取液中水越多浓缩工序越难,采取20 ∶1为提取香菇粗多糖的最适液料比．因此,本实验确定在正交实验中以液料比为15 ∶1,20 ∶1,25 ∶1对粗多糖提取率的影响进行研究．

2.4 提取次数对粗多糖提取率的影响

称取5.0 g香菇粉,置于250 mL锥形瓶中,加100 mL蒸馏水,于85 ℃的恒温水浴箱中加热1 h,冷却后真空抽滤,将滤渣再次浸提,分别浸提1,2,3,4，5次,回收提取液后进行性能测试(图4)．

图4 提取次数对粗多糖提取率的影响Fig.4 Effect of times on extraction of lentinan

由图4可知:随着提取次数的增多,粗多糖提取率逐渐增大．提取次数为2次时,香菇粗多糖的提取率到达转折点,因为一定质量的香菇粉中多糖含量一定.再随着提取次数增多,原料中香菇多糖含量减少,香菇粗多糖的提取率增大并不明显,考虑到经济成本和生产周期,以提取2次为最适提取次数．

2.5 pH值对粗多糖提取率的影响

称取5.0 g香菇粉各5份,分别放置于5个250 mL锥形瓶中,各加入100 mL蒸馏水,用HCl和NaOH溶液调节pH值分别至3.0,5.0,9.0,11.0,对照实验不加入酸碱,视其pH值为7.0,密封,置于85 ℃下浸提2 h．冷却后真空抽滤,回收提取液后进行性能测试(图5)．

由图5可知:pH值在3.0～7.0,香菇粗多糖提取率增大,pH值在7.0～11.0香菇粗多糖提取率变小,且在pH值为7.0时,香菇粗多糖提取率最大．溶液pH值不仅影响香菇粗多糖的溶解度,还影响香菇粗多糖的提取率和稳定性．因此,在热水浸提足够使香菇粗多糖溶解的条件下,增加酸碱度会对多糖提取起负作用．故热水浸提法一般选择在温和条件(pH值为7.0)下浸提．

图5 pH对粗多糖提取率的影响Fig.5 Effect of pH on extraction of lentinan

2.6 香菇粗多糖提取的正交实验

影响粗多糖提取提取率的因素很多,主要有提取时间、提取次数、溶剂体积、浸提温度、pH值、醇析浓度和香菇粉碎颗粒大小等．在查阅资料和单因素实验结果的基础上[8],选择浸提时间、浸提温度、液料比为主要影响因素,根据L9(33)正交表进行正交实验,以粗多糖提取率为考察指标(表1,2)．

表1 正交因素水平设计表Table 1 The factors and levels of orthogoxy

表2 正交实验安排及实验数据Table 2 Arrangement and results of orthogonal design

由表2可知,对香菇粗多糖提取提取率影响因素大小程度排列:温度>料液比>提取时间,香菇粗多糖提取的最佳工艺组合为A3B3C2,即浸提温度为90 ℃,浸提时间为3 h,液料比为20 ∶1时,香菇粗多糖的提取率最高,为16.4%．

3 结论

通过实验对香菇粗多糖的提取工艺进行了探索,通过热水浸提的单因素实验和正交实验可知,香菇粗多糖提取实验的最佳提取条件为:提取温度90 ℃,提取时间3 h,液料比20 ∶1,提取2次,最适pH值为7.0;通过正交实验,结果表明提取温度对香菇粗多糖的提取率影响最大．

参考文献(References)

[1] 李红卫,周国燕,郭慧青,等.从香菇中浸提香菇多糖的方法对比研究[J].食品科学,2008,29(11):173-175.

Li Hongwei, Zhou Guoyan,Guo Huiqing,et al.Study on extraction oflentinanfrom driedlentinusedodes with different methods[J].FoodScience, 2008,29(11):173-175.(in Chinese)

[2] 王俊颖,都凤华,陈甜甜,等.香菇多糖超声波提取工艺的研究[J].食品与发酵科技,2011,47(3):96-99.

Wang Junying, Du Fenghua,Chen Tiantian,et al.Study on extracting oflentinanby ultrasonic wave[J].FoodandFermentationTechnology, 2011,47(3):96-99.(in Chinese)

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Guo Zhijun.Summarization on the application oflentinanin anti-tumor[J].GuidingJournalofTCM,2007,13(1):78-80.(in Chinese)

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Du Qing.Research advancement of edible (medicinal) fungi polysaccharides[J].FoodandNutritioninChina, 2011,17(5):75-77.(in Chinese)

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[8] 王超,施晓云,祁杨.茶多糖提取及其稳定性研究[J].江苏科技大学学报:自然科学版,2011,25(2):187-190.

Wang Chao, Shi Xiaoyun, Qi Yang.Study on the extraction and stability of tea polysaccharide[J].JournalofJiangsuUniversityofScienceandTechnology:NaturalScienceEdition, 2011,25(2):187-190.(in Chinese)